Kernthesen:
- Finite Schalenelemente höherer Ordnung kombinieren die Effizienz klassischer Schalenformulierungen mit der Genauigkeit dreidimensionaler Volumenelemente.
- Die Berücksichtigung der Anisotropie in Blechdickenrichtung mithilfe von »virtuellen Versuchen« führt zu einer verbesserten Werkstoffmodellierung.
- Die Kombination beider Ansätze führt zu deutlich verbesserten Simulationsergebnissen bei kritischen Umformprozessen bei akzeptablem Anstieg der Rechenzeit.
Zusammenfassung:
Das beschriebene Projekt verfolgt das Ziel, die numerische Simulation kritischer Umformprozesse durch die Kombination von erweiterten Schalenformulierungen und anisotropen 3D-Materialmodellen zu verbessern.
Hintergrund ist, dass der typische Modellierungsansatz bestehend aus Standard-Schalenelementen bei der Simulation von bestimmten Anwendungsfällen (z.B. Falzen, Prägen oder Abstrecken) an seine Grenzen stößt. Dies liegt unter anderem daran, dass die getroffenen Annahmen für Schalenelemente, z. B. das Ebenbleiben der Querschnitte und die Vernachlässigung der Normalspannungen in Blechdickenrichtungen nicht mehr gelten.
Daher werden in dem IGF-Forschungsvorhaben erweiterte Schalenelemente höherer Ordnung für die Umformsimulation entwickelt. Gleichzeitig benötigen solche Schalenelemente ein 3D-Materialmodell. Da für die Bestimmung der notwendigen Parameter für 3D-Materialmodelle eine rein experimentelle Charakterisierung nicht ausreichend ist, werden sogenannte »virtuelle Versuche« durchgeführt.
Somit lässt sich auch die Anisotropie bezüglich der Blechdickenrichtung bei der Umformsimulation mitberücksichtigen. Der Vortrag zeigt anhand numerischer Beispiele und Vergleiche mit experimentellen Ergebnissen, wie das bisher entwickelte Konzept die Prognosequalität verbessern kann.
Projekt
IGF-Fördernummer 21466 N „Verbesserte Blechumformsimulation durch 3D-Werkstoffmodelle und erweiterte Schalenformulierungen – Teil 2"
Referent: Dr.-Ing. Alexander Butz, Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM, Freiburg - M.Sc. Maximilian Schilling, Institut für Baustatik und Baudynamik, Universität Stuttgart
